Sur la cause de l`électrisation des nuages orageux

Sur la cause de l’´electrisation des nuages orageux
H. Pellat
To cite this version:
H. Pellat. Sur la cause de l’´electrisation des nuages orageux. J. Phys. Theor. Appl., 1885, 4
(1), pp.18-25. <10.1051/jphystap:01885004001800>.<jpa-00238333>
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publics ou priv´es.

18
SUR LA
CAUSE
DE
L’ÉLECTRISATION DES NUAGES
ORAGEUX;
PAR
M. H.
PELLAT.
A titre
hypothétique,
Peltier a
admis,
pour expliquer
les
phé-
nomènes
électriques
dont
notre
atmosphère
est
le
siège,
que
le
sol
est recouvert normalement
d’une couche d’électricité
négative.
La
connaissance
plus parfaite
que
nous avons
aujourd’hui
des
phéno-
mènes
électriques
permet
de
montrer
la justesse
de
la
conception
de
Peltier,
qui
est,
non une
hypothèse,
mais
bien
une
réalité.
On
sait,
en
effet,
que
par
le beau
temps
le
potentiel
des couches
d’air
va
en croissant avec
l’altitude,
à
partir
du
sol.
Or,
quand
le
potentiel
du milieu isolant
augmente
en
s’éloignant
de la surface
d’un
conducteur,
celle-ci est
chargée
d’électricité
négative :
par
le
beau
temps,
le
sol est
couvert d’une
couche
d’électricité
né-
/j’fltive.
La densité
électrique
de
cette couche
est
très
faible du
reste,
et
il
est
aisé de
voir,
par
le
calcul,
que
la
pression
électrique qui
en
résulte est insuffisante
pour
soulever les
corps
les
plus
légers (1);
(1)
Les observations
de sir W.
Thomson
et
de
31.
Joule,
à
Aberdecn,
ont donné
o,oo’15
unité
électrostatique
pour
la variation
de
potentiel par
centimètre d’alti-
tude.
En
vertu de la
relation
on
en
concl u t,
pour
la
densité
électrique 03BC
du
sol,
La
pression électrique
étant
donnée
par
la
relation
on
a
Cette
pression
par
centimètre
carré
est
moindre
que
le
poids
d’un
millionième
de milligramme.
Il
est
vrai
que
l’accroissement
de
potentiel
par
centimètre
d’altitude
étant
très
variable,
sa
valeur
peut,
dans certain
cas,
ètre
dix
fois
supérieure
à celle
qui
a
été
admise
pour
faire ce
calcul,
ce
qui centuplerait
le
nombre
trouvé
pour
la valeur
de
la
pression
électrique;
mais,
même
alors,
cette
pression
est encore
trop
faible
pour
soulever
les
corps
les
plus légers.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01885004001800

19
c’est
pour
cela
qu’on
ne
peut
pas
en
constater
directement
l’exis-
tence.
Par les
temps
couverts,
le
potentiel
tantôt
augmente,
tantôt
diminue avec
l’accroissement
d’altitude;
le
sol
est
tantôt
électrisé
négativement,
tantôt
positivement.
Mais,
en
somme,
les
potentiels
décroissants étant le cas de
beaucoup
le moins
fréquent,
le sol est
bien
plus
souvent électrisé
négativement que positivement.
Du
reste,
les densités
positives
observées
par
les
temps
couverts
sont
presque
toujours
inférieures
aux densités
négatives
observées
par
le
beau
temps.
De
l’ensemble
de ces
faits,
il
faut
conclure,
avec
sir W.
Thom-
son,
que
si,
à un
moment
donné,
la
surface
de
notre
globe
présente
des
régions
électrisées
négativement
et d’autres
électrisées
positi-
vement,
ces
dernières étant
de
beaucoup
les
moins
étendues,
la
totalité de la
surface
présente
un
excès d’électricité
négative.
Il
paraît
bien
probable, d’après
cela,
que
les
couches
d’air
voi-
sines
du
sol doivent être
chargées
aussi
d’électricité
négative
(1),
ne fût-ce
que
par
suite
du
phénomène
suivant.
Il
arrive
assez
fré-
quemment
qu’un
nuage
se
forme
près
du
sol
et
se
trouve avec
lui en
communication
électrique
assez
parfaite, pour que
la couche
électrique
négative
qui
était
primitivement
sur
le
sol
passe
à
la sur-
face
inférieure
du
nuage.
Si
celui-ci se
détache du
sol, s’élève,
puis
s’évapore,
l’électricité
négative
dont
il
est
chargé
se
répand
dans
l’air et l’électrise.
Or,
si l’air est
chargé
d’électricité
négative,
il
en résulte
que
la
valeur
du
champ
électrique
dV
augmente
avec
l’altitude. En
effet,
dn
dès
que
les
surfaces
équipotentielles
sont
assez
loin
du
sol
pour
que
leur forme
ne soit
plus
influencée
par
ses
reliefs,
ces surfaces
sont des
plans
horizontaux
et,
par
conséquent,
les
lignes
de
force
sont des
verticales.
Alors
la
somme des trois dérivées secondes
du
potentiel
(âV)
se réduit
à
d2 V,
en
appelan t
dn
la
longueur
infi-
dn
(1)
Bien
entendu,
en
disant
qu’il
est
probable
que
l’air
est
électrisé
négative-
ment,
nous
ne
voulons
parler
que
de l’état
moyen
d’électrisation de
l’air. Il
est
évident
qu’il
doit
se
présenter
parfois
des
masses
d’air
électrisées
positivement;
par
exemple, quand
un
nuage
positif s’évapore,
son
électricité se
trouve
répandue
dans la
couche
d’air
où s’est
produite
l’évaporation,
et
peut
la
charger
positive-
ment.

20
niment
petite
comptée
sur
la
verticale,
et,
d’après
le
théorème
de
Poisson,
on
a
d2
V
si
la
densité
électrique
cubique
o est
négative,
la
dérivée -
de
dn2
la valeur
du
champ
1
par rapport
à l’altitude étant
positive,
dn
cette valeur
est
croissante.
Ainsi,
dans le
cas
ou
l’air est
électrisé
négativement,
le
champ
électrique
a
une valeur
plus
considérable dans
les hautes
régions
de
l’atmosphère
que
celle
que
nous
pouvons
mesurer
à
la surface
du
sol.
Dans
les
cas,
’probablement
beaucoup plus
rares,
où
l’air
serait
électrisé
positivement
et
ou
les
potentiels
iraient
encore en
croissant
avec
l’altitude,
la valeur du
champ
électrique
dans les
hautes
régions
serait,
au
contraire,
moindre
que
près
du
sol.
Nous nous
proposons
maintenant
de
montrer
:
1° que,
si
l’air
n’est
pas
électrisé,
la couche
électrique
négative
placée
sur le
sol,
quelque
faible
qu’elle puisse paraître
(voit-la
note de la
page 18),
est
bien
suffisante
pour
électriser
par
influence
les
nuages
et
produire
les
orages
électriques;
2°
que,
si
l’air est
électrisé
négativement,
ce
qui
probablement
doit avoir
lieu
le
plus
souvent,
son
influence
s’ajoute
à
celle
du
sol
pour
produire
une
électrisation
plus
forte
des
nuages.
On
sait
que
tout conducteur
placé
dans
un
champ
électrique,
comme
celui
de
l’atmosphère
pour
lequel
les
potentiels
vont en
croissant
avec
l’altitude,
est forcément
électrisé
par
influence;
car,
si
dans
une certaine
région
A
le
conducteur est à l’état
neutre,
c’est
que
le
potentiel
uniforme
V
de
celui-ci est
le
même
que
le
po-
tentiel
des couches
d’air
voisines de A. Alors les
parties
du
con-
ducteur,
qui
sont
au-dessus de
A,
étant à
un
potentiel
V inférieur
à
celui des
couches d’air
environnantes,
se sont électrisées
négati-
vement,
tandis
que
les
parties
qui
sont
au-dessous de
la
région
A,
étant
à
un
potentiel
V
supérieur
à celui des
couches
d’air
voi-
sines,
sont
électrisées
positivement.
C’est
là
un
fait
qui
a
été
con-
staté
maintes
fois
par l’expérience.
Or,
si
l’air n’est
pas
électrisé,
nous
avons
vu
que
le
champ
électrique
de
l’atmosphère possède
partout
(ou
à
très
peu
près)
la
même valeur
que
près
du
sol,
et la
densité
électrique p
de
celui-

21
ci
est
reliée
à
ce
champ
par
la formule
dn
r - -
4 R03BC.
UISqU’l
dit
existe entre
la valeur
du
champ
et la
densité
électrique
du
sol
une
dépendance
absolue,
on
peut
considérer
le
champ
comme
créé
par
la
présence
de
la
couche
électrique
du
sol
et dire
que
c’est celle-ci
qui,
par
influence,
électrise ce conducteur.
La valeur
de
ce
champ électrique
est
connue
du reste
par
l’observation :
elle
est
très
variable;
mais,
pour
fixer les
idées,
admettons,
ce
qui
est
souvent
au-dessous de
la
vérité,
que
le
potentiel
croît
d’une
unité
électrostatique
C.G.S.
par
mètre d’élévation en
altitude.
Un
nuage
est
un
corps
assez conducteur
pour
que
son
potentiel
soit
peu
différent
d’un
point
à un
autre.
Si
donc
un
nuage
vient
à
prendre
naissance
dans un
ciel
primitivement
pur,
ce
nuage
est
forcément
électrise,
positivement
en
bas,
négativement
en
haut.
Qu’un
coup
de vent vienne
à
séparer
sa
partie supérieure
de
sa
partie
inférieure,
et
voilà deux
nuages
chargés
d’électricité con-
traire.
Cette
explication
de
l’électrisation des
nuages
orageux
par
in-
fluence n’est
certes
pas
nouvelle;
mais nous allons
la
compléter
em
montrant
que
la
grandeur
de
l’électrisation ainsi
obtenue
est
par-
faitement
suffisante
pour
donner
lieu
aux
phénomènes
des
orages
électriques.
Pour
le
montrer,
prenons
un
exemple :
considérons
de nouveau
les deux
nuages
électrisés,
dont
nous venons
d’indiquer
la forma-
tion. Tant
qu’ils
se
touchaient,
ils
étaient
à
peu
près
au même
potentiel;
en
s’éloignant,
même
sans
changer
d’altitude,
lenr
poten-
tiel devien différent :
le
nuage
le
plus
haut,
qui
est
négatif,
prend
un
potentiel
de
plus
en
plus
inférieur
à celui du
nuage
le
plus
bas,
qui
est
positifs.
Mais cette
différence
de
potentiel
peut
devenir
considérable
si
le
nuage supérieur
s’abaisse
et si le
nuage
inférieur
s’élève.
En
effet,
les causes lointaines
qu i
font varier les
poten-
tiels des
couches
d’air,
et
qui,
dans
l’hypothèse
de
l’air
non
élec-
trisé,
se
réduisent à la couche
électrique
du
sol,
éprouvent
peu
de
modifications
par la présence
des deux
nuages.
Ceux-ci vont
donc
subir
dans leur
mouvement
une
variation
de
potentiel,
à
peu
près
égale
à
la
différence
de
potentiel
des couches entre
lesquelles
sc
produit
le
mouvement;
c’est-à-dire
que,
avec le
nombre
admis
plus
haut,
le
potentiel
du
nuage
négatif
va
diminuer,
le
potentiel
du